发布时间：2023-09-27 15:05:30
绪论：一篇引人入胜的混凝土结构设计方法，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
1、混凝土结构裂缝的成因
结构裂缝的成因复杂而繁多，比如：温湿度的变化；混凝土的不均匀性；结构不合理；原材料不符合要求；水灰比过大；基础不均匀沉降和模板变形；养护不及时等。综合混凝土结构裂缝的成因，大致可划分如下几类：
1.1施工引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、制作、拆模、运输、吊装等过程中，若施工不规范，工艺不合理，容易产生裂缝。比较常见的有：
1.1.1混凝土保护层过厚，或现场施工时踩塌已绑扎的上层钢筋没有进行修复，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，而形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。
1.1.2混凝土振捣不密实，出现空洞，导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点。
1.1.3混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起塌落度过低，或加大水灰比，出现不规则的收缩裂缝。
1.1.4混凝土初期养护不到位，使得混凝土表面出现不规则的收缩裂缝。
1.1.5支架预压不够；模板刚度不够；拆模过早等，使结构产生裂缝。
1.2荷载引起的裂缝
钢筋混凝土结构在常规静、动荷载及次应力下产生直接应力和次应力两种裂缝。
1.2.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝
在设计方面，计算模型不合理；内力与配筋计算错误；设计断面或结构剐度不足等。在施工方面，对设计意图理解不清，改变结构受力模式；预制构件起吊、运输、安装、现场捣制等不规范。
1.2.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝
在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态与常规计算有出入，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。
结构中的凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生大的应力集中。在这些结构的转角处或构件形状突变处容易出现裂缝。实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。
1.2.3温度变化和混凝土收缩引起的裂缝
混凝土在凝结硬化过程中，由于水泥释放大量的水化热，在表面和内部先后出现较大的温差变化而引起拉应力；外部气温骤降也会在混凝土表面引起较大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时即会产生裂缝。
1.4冻胀引起的裂缝
温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。大气气温低于零度对，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀，因而混凝土产生膨胀应力，使混凝土产生裂缝。
1.5材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、骨料、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可导致结构出现裂缝。
水泥安定性不良，过期受潮，含碱量较高；骨料粒径超标、级配不良、杂质含量超标等而影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大；采用氯化物等杂质含量较高的拌和水及含碱的外加剂等，均可能影响结构产生裂缝。
2、 混凝土裂缝的处理
在现实工程实践中,裂缝是不可能避免的。对裂缝的处理,首先要分析其形成原因,是由设计、施工、材料还是其它因素引起的。混凝土构件的裂缝大致分三类。第一类是很细小的裂缝,或者说是规范所允许范围内的裂缝，这种裂缝一般不需要处理；第二类是超出规范允许范围内的,但并不影响结构安全问题的裂缝，这种裂缝一般需经处理后才能满足使用功能以及结构耐久性等；第三类是裂缝较大,影响到结构安全性的裂缝,这种裂缝的构件往往需要进行结构加固处理或拆除重建。
处理方法大致两种,一是抹面处理,材料可为高强微膨胀砂浆、抗渗聚合物砂浆或用环氧玻璃封闭;二是压力灌浆法,材料可为水泥灌浆、水泥—水玻璃灌浆、环氧树脂以及现在所应用的一些化学聚合物等。
3 、混凝土结构加固的方法
3.1预应力加固法
3.1.1预应力水平拉杆固法
预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新增外部荷载的共同作用，拉杆内产生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上（当拉杆与梁板底面紧密贴合时，拉杆会与构件共同找曲，此时尚有一部分压力直接传递给构件底面），在构件中产生偏心受压作用，该作用克服了部分外荷载产生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能力。同时，由于拉杆传给构件的压力作用，构件裂缝发展得以缓解、控制，斜截面抗剪承载力也随之提高。
由于水平拉杆的作用，原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压，因此，加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。
3.1.2预应力下撑拉杆加固法
钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点（下撑点和杆端锚固点）传递给被加固构件，抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力。
该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响；适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在60℃以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
3.2置换混凝土加固法
该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
3.3有粘结外包型钢加固法
外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。
该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于60℃以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
3.4增加支承加固法
增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的载载效应，提高结构承载水平的目的。该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间；适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
3.5其它加固法
辅助结构加固法是采用另制的辅助构件，如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁，部分或全部分担被加固梁的荷载。
在支座附近加腋后，支座附近截面的有效高度提高了，因此，截面的抗弯和抗剪能力都得到提高。
4 、结语
在建设中,我们应该选择合适的加固方法,同时还应考虑其是否具有良好的施工性、是否经济等方面。随着现代建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,混凝土结构加固技术会有更大发展,加固方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
中图分类号：TU208文献标识码： A
近些年来，随着我国社会的不断发展，人们生活水平的不断提高，人们对自己所居住的建筑要求也越来越高，建造的各类高层建筑层出不穷给城市建设带来了新的面貌，日益复杂的使用功能和多样化的建筑特征给高层建筑结构的设计者带来了非常严峻的挑战。在此笔者结合多年的实践经验，对高层建筑混凝土结
构设计如何优化进行分析和探讨，现总结如下。
1.高层建筑混凝土结构
在高层建筑业的发展中，高层建筑混凝土结构主要分为以下几种: ①钢筋混凝土结构； ②组合结构； ③新型结构； ④智能建筑结构。
1.1 钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构是最早的高层建筑结构，该结构主要由钢筋和混凝土构成，以用钢筋混凝土建造的，包括薄壳结构、大模板现浇结构和使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构作为主要承重要件。此结构的整体性较能好，且具有耐高温、位移小、维护方便、成本低和刚度大等特点，钢筋混凝土结构的一系列特点，都是钢结构所望尘莫及的。随着我国混凝土增强材料技术的不断发展，钢管混凝土、钢混凝土和高强混凝土等方面技术的不断成熟。钢筋混凝土结构已经成为我国大多数高层建筑所采用的结构体系，是目前我国应用最广泛的也是大多数设计者最熟悉的建筑结构型式。
1.2 组合结构
组合结构主要有钢筋混凝土组合结构和组合切体结构两种类型，其中组合切体结构是一个组合砖砌体构件，主要由砖砌体和钢筋混凝土面层组成，在轴向力偏心距超过0.7y( y 指由截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离) ，或e 较大，无筋砌体承载力不足，截面尺寸受到限制时比较适用。组合结构与钢筋
混凝土结构有所不同，本结构除了具有钢筋混凝土结构的特点外，还具有污染小、节约钢材等特点，与钢筋混凝土结构相比，更节约了建筑施工中所需要的成本，而且科技含量高，在组合结构中，混凝土被填充于钢管之内，钢管内的混凝土在三轴受压的状态之下可以大大提高钢管的承载能力，同时又节约了大量的钢材。因此，在一定条件下，组合结构可以取代钢筋混凝土结构。而且组合结构有着更广泛的应用范围，不但应用在高层建筑中，在造船、冶金与电力等方面也同样适用。
1.3 新型结构
在高层建筑结构体系中，剪力墙体系和框架体系等几种类型是比较常见的，而对于新型的结构体系，它主要是以筒体的组成方式来作为区分标准的，新型结构体系可分为三种体系: 筒中筒体系、框筒体系和束筒体系。相比于传统的单片平面结构体系，新型结构体系中的筒体则具有更大的抗侧刚度，且承载力更大。目前，在功能较全且层数较多用途较广的高层建筑中，这种新型结构体系相对比较适用。
1.4 智能建筑结构
BAS、OAS 和CAS 是智能化系统的三大代表，BAS 指楼与自动化系统，OAS 指办公自动化系统，CAS 指通信自动化系统。目前，智能建筑结构在高层建筑中应用较少，本结构是高新技术产业与现代建筑技术相结合的一种建筑结构，随着社会的发展，人们生活水平的不断提高，这一结构也具有较好的应用前景。在这新的建筑建构之下，建筑物的系统、结构体系以及服务与管理等要素被联系在一起，设计得以更加优化，人们可以生活在一个更为方便快捷且安全舒适的环境中。
2. 高层建筑结构设计考虑因素
在高层建筑中，当建筑物达到一定高度，安全性就会成为重要的考虑因素，混凝土结构的优化设计是安全性的一个重要保证，因此，对于具有一定高度的高层建筑，在设计时，混凝土结构的优化设计就显得异常重要，。高层建筑结构设计必须充分考虑各方面因素，使其达到强度足够、刚度适宜、延性良好、设计合理的标准。需要考虑的因素主要包括: ( 1) 侧向力，侧向力主要是指建筑物在建成以后所承受的风力、地震力和垂直载荷等外力。无论是高层建筑还是低层建筑，都要承受这样的侧向力，低层建筑受到水平力较小，而高层建筑受到水平力随着层数的增多而不断增大。因此，水平荷载和地震力等侧向力应该成为高层建筑结构设计时着重考虑的因素，这些因素正是影响高层建筑物结构变形、结构内力和建筑土建造价提高的主要因素；( 2) 适宜的刚度，据胡克定律，剪切模量G 能够在很大程度上决定向同材料的刚度，同时，建筑物的形状购置也将在很大程度上决定建筑物在塑性期的刚度。在高层建筑建设过程中，建筑高度是一系列风险因素的出现原因，其中不仅包括侧向力，更包括侧向位移，它是会随着建筑物高度的增加而逐渐增大，当高层建筑在水平力的作用之下，为了使高层建筑的侧向位移保持在一定范围之内，高层建筑必须具有足够的强度，同时，自振周期必须控制在最合理范围内，只有这样，高层建筑的结构设计才是最优化的。
3. 高层建筑混凝土结构优化设计的具体方法
高层建筑混凝土结构设计作为高层建筑结构设计的主要部分，它必须能够与高层建筑的结构设计相适应。目前，在整体结构合理的条件下，追求结构中各个构件的最大承载力成为国内外学者追求的主要目标。目前为止，对于各个构件的优化，尽管各国学者已经进行过相关研究，但行业内仍没有一个适用于高层建筑结构设计的成熟数学模型，同时这一模型能够满足各种结构设计规范条件，符合设计人员习惯，又尽可能接近最优解。因此，在实践的指导下，对各个构件内力的最大承载力的追求就成为设计人员的目标。从本质上说，优化设计的关键点就在于整体和局部概念的统筹合理，二者兼顾。接下来，就高层建筑混凝土结构的优化设计提出具体三项方案:
3.1 合理使用高强砼和高强钢筋。在建筑的整个施工过程中，用钢量是影响总造价的一个重要因素。因此，为了合理降低用钢量，降低造价，节约成本，设计中必须合理使用高强钢筋。然而在高层建筑位于深厚软弱地基之上的情况下，强砼和高强钢筋高优化构件截面尺寸的合理使用，对于减轻地基载荷，降低基础施工的难度，缩减造价，将具有非常直观的经济效果。由于地震对于一幢建筑的破坏程度，是与该幢建筑的自重成正比的，自重越大，受损毁的可能性，破坏程度就越大。因此，减轻建筑物自重
能够减小其受地震破坏的程度，为建筑物的安全提供保证。所以，高强砼和高强钢筋在设计中的合理使用对于快速、有效的减少墙、柱、梁、板等构件的截面尺寸，减少用钢量，减轻建筑自重，最后达到降低造价及安全使用的目的具有十分重要的作用。
3.2 在高层建筑的结构设计中，对于一个独立结构单元，平面性状、各部分的刚度和承载力是三个需要考虑的重要因素。首先，平面结构性状应该最大限度的做到简单而且规则，长度不应过长，凸出部分不应过大，竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。其次，刚度和承载力在各部分应该分布均匀，竖向布置严重不规则的结构应该禁止采用，下大上小，逐渐均匀变化的侧向刚度结构才是最合理的。在结构设计的过程中，也许会出现这样的状况，结构足够合理，正如以上所述的标准一样，但却缺乏美观和实用性。这时，就需要结构设计人员要特别重视结构概念设计，并且将概念设计贯穿于建设过程的始终。使建筑结构在满足美观、适用的前提下，平面的布局和竖向布置既简洁、又规则均匀，从而具有合理的刚度和承载力分布。
3.3 注重剪力墙的平面布置。具体应如何注重剪力墙的平面布置，我们应该从以下几方面做起: (1) 剪力墙的布置原则在于沿周边均匀、相对集中布置，同时又不损害建筑原有的使用功能。一般布置在建筑物的楼梯间、电梯间处，以及平面形状变化及恒载较大的部位，其间距宜适中，不宜过大。(2) 剪力墙墙肢截面应具有简单、规则的特点，剪力墙结构应具有一定侧向刚度，但不宜过大。(3) 较多的短肢剪力墙不会起到联合剪力的良好效果，全部为短肢剪力墙的情况更是应该避免出现。
4.结语
总而言之，在高层建筑混凝土结构设计时，应充分考虑各方面因素，考虑高层建筑风和地震力等侧向力的影响； 考虑自重和地基载荷的影响； 保证高层建筑结构具有足够的强度，具有适宜的刚度，具有良好的延性。与此同时，也应该能够从整体上把握结构整体的设计，了解总体系和主要体系间所存在的最佳受力标准，从而找到最优结构方案，满足各方设计使用要求。
参考文献:
1 在结构计算与分析阶段的常见问题
广泛而言，在结构计算与分析阶段，如何准确、高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。因此，结构工程师也应该对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。在结构整体设计阶段，工程师在设计阶段经常受到困扰的问题是对结构整体计算的软件的选择。由于采用的计算模型的不同，每一个计算软件计算的最终结果也是有所不同的，尽管结果差别不大，但是对设计标准和规范有着很大的影响。目前，比较普遍的计算软件并不少，SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等都有其各自的特点，然而，设计工程师在选择时要么只是单一考虑设计模型的特点而忽视结构类型，要么只是着眼于结构类型而忽视对计算软件的分析，导致在整体计算阶段，设计工程就出现纰漏。
解决方法：对于结构设计工程师而言，一个科学的计算软件绝对不是单单取决于软件系统的优越与否，而是这种计算软件是否与设计的结构类型相适应。因此，结构设计师首要要做的，就是对各个计算软件的计算模型的特点进行对比和比较，熟悉结构设计的类型，从而依此进行计算软件的选择。
具体上，在地下室底板和外墙配筋计算时，设计工程师往往采用假设的方法进行计算设计，然而，假设条件的选择与采用与现实情况并不是相符的。例如：在地下室外墙配筋计算中：对于外墙带扶壁柱的结构类型，设计计算时一律不区别扶壁柱尺寸的大小，全部按双向板来计算配筋，而在扶壁柱的整体计算分析阶段，又未按外墙双向板传递荷载的公式验算扶壁柱配筋。根据外墙与扶壁柱变形协调的原理分析，这样粗放的设计计算方法会导致其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。
解决方法：建议除了垂直于外墙方向并且与带有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或者是截面尺寸较大的外墙扶壁柱之间的外墙板块采用双向板来计算配筋外，其余的外墙应该按竖向单向板计算配筋为妥。
2 地基与基础设计过程中存在的问题
“万丈高楼平地起”这一俗语精炼的道出了地基工程在建筑工程中的重要性，地基的好坏将决定一个工程的最终质量，因此，在地基与基础设计阶段，对于设计工程师而言，这一阶段是决胜局，正是因为其有着如此重要的作用，任何一个问题与错误都是不被允许的。在地基与基础设计阶段，一般来讲，要重视以下问题。
由于地下室底板与柱下独立基础会受到建筑物上部整体重力的沉降作用的附加应力。在共同受力的情况下，地下室底板会一起沉降变形。工程师在底板设计时，很有可能会忽视这种附加应力，而导致设计的底板负载能力不足而造成底板开裂，这对于地下室建筑是不安全的。另外，地基的稳定性也受到极大的威胁。
解决方法：针对不同程度的沉降量的工程，地基与基础设计所采取的处理措施也是不同的。对于沉降量相对较小的工程，可以采用褥垫的方法处理，也就是说在地下室与持力层之间建筑一层保护带，在沉降作用发生时，保护层会承受一部分的附加应力，防止地下室地板因受力过度而开裂或沉降。同时，对天然地基也起到了养护的作用。这样，地基保养便从根本上达到了解决。
对于有地下室的建筑，地下水的季节性变化也是影响地下室底板的重要因素。当降水期来临，地下水位升高。底板的防水设计显得尤为重要。一般的地下室建筑，由于柱下承台的形式比较复杂，其基槽地膜形状也是较为繁复的，建筑复杂的外在轮廓一方面加大了防水设计的难度，另一方面，增加了工程造价。很多设计工程师仅仅考虑到建筑物当时当地的地理状况，忽视对降水这一因素的考虑，而导致在地下室底板设计时对防水工程的不全面、不科学。
解决措施：在在室外地坪之下的结构部分,外轮廓形状设计应尽量简洁,这样有利于建筑防水的施工。另外，在具体的设计方略上，采用统一地下室底板和柱下承台的下标高的反承台法。这一方法的具体做法：在地下室内部做滤水层和覆土，同时对柱下承台进行加厚工程的设计。这样一来，基槽地膜形状变得简单，方便施工，缩短了施工时间，从而施工质量也可以得到保证。
3 上部结构设计过程中存在的问题
